SISTEMAS Y CANALES DE TRANSMISIÓN (TEORÍA)

Transcripción

1 SISTEMAS Y CANALES DE TRANSMISIÓN (TEORÍA) No escriba en las zonas con recuadro grueso N o Apellidos Nombre 1 2 DNI Firma: Grupo T1.- En la figura se representa la señal recibida a la salida de la antena de un móvil UMTS (f c =1.9 GHz; R s =3,84 Msímbolos/seg.; QPSK) dentro de un vehículo desplazándose a 120 km/h en un entorno en el que el multitrayecto provoca una dispersión en el retardo de σ = 10 nseg. τ 8 6 Señal recibida: f c = 1.9 GHz; v = 120 km/h rt () 4 Amplitud: μvoltios t t 10 (seg) seg. x 10-6 Como ve, la amplitud varía aleatoriamente, dando lugar a que en algunos instantes de tiempo se produzcan desvanecimientos. En la figura siguiente, se representa la distribución de las amplitudes correspondientes a la envolvente.

2 0.02 Distribución de la envolvente Histograma p () r r Valores de la envolvente (μvoltios) Las variaciones de amplitud provocan que la potencia recibida también varíe. En la figura siguiente, se representa la variación de la potencia en función del tiempo. -80 P RX [ dbm] -90 Potencia: dbm t x 10-2 (seg) x 10-6 El resultado final es que, como el ruido (térmico) introducido por el receptor es E estacionario, la relación b Γ= sea una variable aleatoria. Analizando su N0 distribución de valores, se obtiene la siguiente gráfica.

3 Histograma p Γ ( Γ) Valores de la (E b /N 0 ) E Suponiendo que su media es b Γ= = 10 db, calcule, detallando todas y cada una de las N0 suposiciones que haya considerado, las siguientes cantidades. 1. Clasifique, por las características del desvanecimiento, el canal. 2. Calcule la figura de ruido del receptor. 3. Suponiendo que Γ TH =Γ o Pr{ Γ<Γ TH } o E{ Γ Γ<Γ TH } o E{ Γ Γ >Γ TH } 4. Suponiendo que ρ TH está 10 db por debajo del valor cuadrático medio de la envolvente normalizada rt () R RMS rt () o Pr < ρth RRMS o Duración media de los desvanecimientos. o Probabilidad de error de bit media durante un desvanecimiento QPSK BER E b /N 0 (db) (3 PUNTOS)

4 T2.- Proporcione un ejemplo de un ruido no gaussiano que aparezca en los sistemas de transmisión, comparando sus características estadísticas con las del ruido gaussiano blanco. (1 PUNTO)

5 SISTEMAS Y CANALES DE TRANSMISIÓN (PROBLEMAS) No escriba en las zonas con recuadro grueso N o Apellidos Nombre 1 2 DNI Grupo Firma: P1.- Una unidad móvil de TV desea transmitir una señal MPEG-2 (estándar para transmisión de video) desde el lugar en el que se produce una noticia hasta el estudio central. La unidad móvil puede establecer la conexión mediante un enlace punto-a-punto terrestre por microondas o mediante un enlace por satélite. f = 14 GHz c f = 12 GHz c d 1 = 10 km f = 10 GHz c Las características del enlace de microondas son las siguientes: Modulador digital o 64-QAM de 15 Msímbolos/s (estándar DVB-C) Transmisor RF o Frecuencia de operación: 10 GHz o Potencia de salida del Transmisor: 0.5 W o Ganancia antena transmisora: 28 db Vano: o Separación entre transmisor y receptor: 50 km. o Obstáculo en filo de cuchillo a 10 km del transmisor. El borde del obstáculo está 10 metros por encima de la trayectoria que une el transmisor y el receptor. o Para cubrir pérdidas no controladas, el margen de enlace es de 6 db.

6 Receptor RF: o Antena+LNA: La antena receptora es una parábola con un amplificador de bajo nivel de ruido (LNA) directamente acoplado al alimentador. Antena Ganancia de la antena receptora: 28 db LNA: Ganancia del LNA: 25 db Figura de ruido: 2 db Alimentador + LNA o Línea de transmisión: 2 db de pérdidas o Amplificador y conversor a Frecuencia Intermedia Ganancia: 30 db Figura de ruido: 15 db Demodulador 64-QAM (estándar DVB-C) o Potencia mínima para que el hardware del demodulador se active: -90 dbm LNA G LNA F LNA Línea TX: L TX Amp+ Conv. FI G AMP F AMP Demodulador Digital Sensibilidad: -90 dbm Bits Las características del enlace por satélite son las siguientes: Modulador digital: o QPSK a 15 Msímbolos/s (estándar DVB-S) Transmisor RF (estación terrena) o Potencia de salida del Transmisor: 100 W o Ganancia antena transmisora: 40 db Enlace ascendente (estación terrena satélite): o Frecuencia de operación: 14 GHz o Distancia al satélite: km. o Pérdidas (por fallos en el apuntamiento, despolarización, ): 6 db. o Margen de enlace: 4 db o Ganancia antena satélite: 40 db o Figura de ruido del receptor: 4 db o Potencia mínima para que el hardware del transpondendor del satélite se active: -90 dbm. Enlace descendente (satélite - estación terrena)

7 o Frecuencia de operación: 12 GHz o Potencia del transmisor: 30 W. o Ganancia antena satélite: 45 db o Pérdidas (por fallos en el apuntamiento, lluvia, ): 4 db. o Margen de enlace: 6 db Receptor RF: o Antena+LNA: La antena receptora es una parábola con un amplificador de bajo nivel de ruido (LNA) directamente acoplado al alimentador de la antena. Antena Ganancia de la antena receptora: 45 db Temperatura de antena: 200 K LNA: Ganancia del LNA: 30 db Figura de ruido: 3 db o Línea de transmisión: 2 db de pérdidas o Amplificador y conversor a Frecuencia Intermedia Ganancia: 20 db Figura de ruido: 20 db Demodulador QPSK (estándar DVB-S) o Potencia mínima para que el hardware del demodulador se active: -90 dbm Cuestiones: 1. Calcule la probabilidad de error de bit media para el enlace terrestre por microondas. Explique detallada y claramente todos los cálculos realizados. 2. Repita los cálculos anteriores para el enlace satelital. 3. Teniendo en cuenta los datos numéricos anteriores y las características de ambos enlaces, explique detallada y claramente por cuál de los dos enlaces se decantaría. (3 PUNTOS) Gráficas de apoyo: Atenuación [db] adicional a la de espacio libre BER QPSK 64-QAM ν Parámetro de difracción de Fresnel E b /N 0 (db)

8 P2.- Se dispone de un modelo de canal (real) gaussiano con ruido aditivo, para un sistema de transmisión digital basado en OFDM, que consiste en tres subcanales de ruido blanco (y media nula) de anchos de banda respectivos B1=15KHz, B2=20KHz, y B3=10KHz para los que se han medido sus relaciones señal a ruido SNR1=10dB, SNR2=15dB y SNR3=20 db. a) Asumiendo fijas las SNRs anteriores, cuál es la máxima tasa de transmisión que puede conseguirse a través de ese canal? b) Podría calcularse la capacidad del canal a partir de los datos suministrados? (en caso positivo, calcúlese; en caso negativo, justifíquese la información extra que haría falta). Si para el mismo sistema de transmisión se propone un modelo digital binario (simétrico), las estadísticas de los patrones de error se ajustan razonablemente bien a un modelo de Gilbert con probabilidades estacionarias de los estados bueno y malo p0 y p1, respectivamente. Sabiendo que la capacidad de este canal digital es el 60% de la tasa calculada en el apartado a), que se transmiten símbolos binarios por segundo, y que p0/p1=1/3, c) Indique la capacidad del canal digital en bits por símbolo, y en nats por símbolo. d) Indique si los datos aportados son suficientes para estimar el modelo de Gilbert completo; en caso contrario, especifique unos valores cualesquiera para la información que pudiera faltar, proporcione el modelo completo y calcule la probabilidad del evento de error 010. (3 PUNTOS)